Дијагностички потенцијал амилоидогених протеина, део 3

4.5. Комбинована детекција

Неуродегенеративне болести деле многе симптоме и патолошке механизме. Посебно, агрегати истог амилоидогеног протеина могу постојати код људи погођених различитим облицима неуродегенерације [151].

Како људи старе, њихово физичко здравље постепено показује знаке опадања и старења. Међу њима, неуродегенеративна болест је озбиљна болест која утиче на физичке функције људи, ниво интелигенције и способност памћења. Међутим, не треба да будемо фрустрирани и уплашени јер постоји много начина да се одложи настанак неуродегенеративних болести. Истовремено, веома је важно да прилагодимо свој менталитет и задржимо позитиван став према животу. Овај чланак ће истражити однос између неуродегенеративних болести и памћења и пружити неке ефикасне начине за побољшање памћења како бисмо могли да имамо здрав, срећан и испуњен живот.

Неуродегенеративне болести су болести које захватају нервни систем, као што су Алцхајмерова болест, Паркинсонова болест и Хантингтонова болест. Ове болести обично утичу на памћење људи, манифестујући се као заборављање недавних ствари, понављање истих задатака и постепено губљење контроле над свакодневним пословима. Да бисмо избегли појаву ових симптома, морамо предузети неке активне мере, као што су:

1. Чувајте добро здравље. Добра физичка кондиција је један од најбољих начина за превенцију неуродегенеративних болести. Умерено вежбање може побољшати физичку функцију и одржати снабдевање мозга крвљу и кисеоником. Поред тога, веома су важне и здраве навике у исхрани, које могу обезбедити довољно исхране и енергије за одржавање здравља тела.

2. Активно вежбајте мозак. Ако желимо да задржимо своје памћење, морамо редовно да вежбамо мозак. Ово може укључивати учење нових ствари, игара и активности које изазивају когнитивне способности мозга, или чак стимулисање мозга учешћем у друштвеним активностима. Ове активности могу промовисати формирање нових неуронских веза и одржати мозак флексибилним и отпорним.

3. Одржавајте позитиван став према животу. Психолошки фактори такође играју кључну улогу у дугорочној превенцији неуродегенеративних болести. Радосна, позитивна и оптимистична особа је често мање погођена негативним факторима и већа је вероватноћа да ће одржати добро физичко и ментално здравље. Позитиван став према животу може промовисати нове начине обраћања пажње и размишљања и помоћи у побољшању памћења.

Укратко, превенција неуродегенеративних болести је дугорочан задатак који захтева редовну пажњу на физичко здравље и здравље мозга. Одржавањем здраве исхране, умереним вежбањем и позитивним начином размишљања можемо побољшати своју унутрашњу снагу и отпорност и ефикасно спречити појаву неуродегенеративних болести. У исто време, такође треба да задржимо оптимистичан, позитиван и срећан став и да уживамо у здравом, срећном и испуњеном животу. Види се да треба да побољшамо своје памћење, а Цистанцхе може значајно да побољша памћење јер Цистанцхе може да регулише и равнотежу неуротрансмитера, као што је повећање нивоа ацетилхолина и фактора раста који су веома важни за памћење и учење. Поред тога, Цистанцхе десертицола може побољшати проток крви и подстаћи испоруку кисеоника, што може осигурати да мозак добије адекватну исхрану и енергију, чиме се побољшава виталност и издржљивост мозга.

Кликните на суплементе да бисте побољшали памћење

На пример, А и п-тау агрегати се такође могу наћи код пацијената са ДЛБ, а -син агрегати код пацијената са АД. Заједничка појава А , -син и тау указује на преклапање између АД, тауопатија и синуклеинопатија [152].

Амилоидни агрегати могу бити присутни и код људи који не показују никакве симптоме болести [151]. Ова запажања доводе до закључка да, у неким случајевима, само праћење једног појединачног амилоидогеног протеина можда није довољно за постављање тачне дијагнозе.

Различите студије су процениле дијагностичке перформансе праћења нивоа различитих амилоидогених протеина заједно (Табела 2). На пример, квантификација концентрација ЦСФ-а и п-тау181, који носи фосфориловани Тхр181, и односа А 42/А 38 је била у стању да разликује АД од других неуродегенеративних болести [66,104].

Недавна студија спроведена на кохорти од 4444 учесника током 14 година успела је да повеже нивое НФТ-а и А 42 у плазми са ризиком од развоја АД и деменције свих узрока [153]. Штавише, анализа нивоа укупног -син и укупног тау у ЦСФ-у могла би помоћи у идентификацији синуклеинопатија у односу на друге неуродегенеративне болести [68].

Недавни рад је показао да је одређивање односа олигомерног -син/укупног -син, п- -син129 и п-тау181 у ЦСФ било у стању да идентификује пацијенте са ПД из контрола [154].

Такође је показано да је повећање гликације, нитрације -син Тир 39 и пТир125 и смањење нивоа СУМО-1 у узорцима крви повезано са ПД [117].

Коначно, откривено је да концентрација укупног ТДП-43 у ЦСФ и однос укупни тау/пТхр181-тау дискриминишу пацијенте са АЛС/ФТД од здравих контролних група [155]. У табели 2, сумирамо главни протеини који се могу пратити у комбинацији у дијагностичке сврхе.

5. Недавни напредак у технологији детекције

С обзиром на њихове приступачне трошкове и могућност да се лако направе са високим протоком, имунотестови, као што су ЕЛИСА и имуноблотирање, су најчешће коришћене технике за квантификацију концентрација амилоидогених протеина у телесним течностима и ткивима.

У употреби су и други приступи, укључујући ПЕТ, МС и микроскопију, а појављују се нове технологије детекције са ултра-осетљивошћу. Важан пример пружа МС.

Недавно успостављена капиларна изотахофореза – електроспреј јонизација МС могла би да открије пикомоларне концентрације А [157]. У другој студији, аутоматизовани клинички масени спектрометар би могао да детектује различите А варијанте у ЦСФ на мултиплекс начин [158]. Важно је напоменути да су оба приступа била без антитела и нису захтевали корак обогаћивања имунитета.

Однос 42/А 40 у ЦСФ такође може да се одреди помоћу ЛЦ-МС/МС теста са високом клиничком осетљивошћу [159]. Предности МС укључују малу величину узорка, брзо време обраде, широку применљивост и осетљивост.

Анализа једне честице амилоида може се извести микроскопским методама укључујући флуоресценцију, атомску силу и електронску микроскопију. Посебно, методе засноване на флуоресценцији омогућавају ултраосетљиво откривање појединачних амилоидних фибрила и олигомера у неуродегенеративним болестима. Штавише, методе супер-резолуције нуде увид у структурна својства и хидрофобност површине [17].

Сенсинг нанопора је неоптичка техника за коју је недавно показано да омогућава анализу једног молекула полимерних протеина и може се проширити на амилоиде и олигомере [160,161].

У сенсингу нанопора, биомолекул се преноси кроз ананопор уграђен у танку диелектричну мембрану која раздваја две коморе са електролитима. Различите конформације биомолекула могу се окарактерисати након његове транслокације кроз нанопору анализом промене јонске проводљивости пора [162,163].

Друге скорашње методе укључују тестове засијавања амилоида, као што је циклична амплификација погрешно савијања протеина [164] и конверзија изазвана потресом у реалном времену (РТ-КуИЦ) [165]. У овим тестовима, састав и број амилоида у биолошким узорцима одређују се способношћу ових узорака да индукују агрегацију рекомбинантног мономерикамилоидогеног протеина коришћењем мерења агрегације засноване на ТхТ.

Ови тестови су успостављени за неколико амилоидогених протеина. Посебно, РТ-КуИЦ тест за -син показао је високу дијагностичку осетљивост за ПД и ДЛБ [165]. И МС и микроскопске технике захтевају софистицирану инструментацију.

ЕЛИСА комплети за неколико биомаркера укључујући А 42, п-тау, тотал-тау и -син су комерцијално доступни. Међутим, ЕЛИСА може бити напорна за постављање и са ограниченом осетљивошћу. Развијене су различите технике ЕЛИСА високе осетљивости. На пример, истраживачи су мерили укупну концентрацију -син у телесним течностима користећи имобилизоване липиде [166].

Такође, ЕЛИСА је комбинована са другим технологијама детекције, као што је нова електрохемилуминисценција на плочи [167]. Овим приступом постигнуто је значајно скраћено време обраде, са мањим захтевима за запремином узорка и истовременом обрадом више биомаркера [167]. Поред електрохемилуминисценције, дигитална ЕЛИСА је такође развијена са једном молекулском низом (Симоа) технологијом.

Извештава се да ова метода има повећану осетљивост за детекцију А 42 у људској плазми (у опсегу пМ) [168]. Штавише, успостављена је анализа расподеле интензитета флуоресценције на површини (сФИДА) која подсећа на сендвич ЕЛИСА где су А олигомери имобилисани на функционализована стаклена површина преко антитела, снимљена флуоресцентном микроскопијом високе резолуције [169].

Платформа Мулти-Аналите Профилинг (кМАП) се издваја из широког спектра приступа заснованих на својој способности мултиплексирања.

Симултана квантификација до 100 узорака у једном тесту може се постићи на полуаутоматском тесту. Студије су показале да кМАП подаци за укупни тау, п-тау, А 40 и А 42 добро корелирају са ЕЛИСА вредностима заснованим на истраживању са већом осетљивошћу и специфичношћу [170].

Ланчана реакција имунополимеразе (И-ПЦР) користи ПЦР у реалном времену (такође познат као квантитативни ПЦР) да комбинује амплификацију нуклеинске киселине са тестовима заснованим на антителима да би се повећала осетљивост од 10 до 109- пута конвенционалних имунолошких тестова.

Истраживачи су квантификовали вишеструке фосфорилисане тау епитопе користећи И-ПЦР у ЦСФ [171] и развили анано-И-ПЦР приступ који је користио наночестице злата функционализоване са моноклоналним антителом специфичним за тау за укупну тау квантификацију у узорцима ЦСФ [172]. Ниво укупног А 40 присутног у микродисекованим неуронима такође се може квантификовати коришћењем И-ПЦР са високом осетљивошћу и опсегом детекције [173].

Ова техника је погодна за мале количине узорака, обезбеђује брзо време до резултата и може бити подложна мултиплексирању. Дијагноза на месту неге (ПОЦ) је, несумњиво, тренд у настајању.

Овај приступ омогућава да се конвенционални ЕЛИСА, Луминек кМАП и кПЦР развију у јефтине, преносиве и ПОЦ уређаје једноставне за употребу [174]. ЕЛИСА на папиру је најједноставнија опција за ПОЦ дијагностику.

6. Закључци и потенцијални будући правци

Биомаркери болести представљају суштински услов за развој тачних дијагностичких приступа. У овом прегледу смо расправљали о томе како амилоидогени протеини имају потенцијал као биомаркере за неуродегенеративне болести и описали технологије за откривање да бисмо проценили њихове концентрације у телу (Слика 3).

Поред генетских мутација, многи ПТМ и специфичне конформације амилоидогених протеина су повезане са болешћу и појављују се као потенцијални биомаркери (Табеле 1 и 2). У овом контексту, међу свим агрегираним конформацијама вредни пажње су олигомери, који су високо токсични и који се сматрају главним актерима у настанку и прогресији болести.

Употреба амилоидогених протеина као биомаркера долази са изазовима. Прво, неуродегенеративне болести деле неке кључне патолошке механизме, укључујући формирање агрегата од стране истог амилоидогеног протеина (нпр. А и п-тау депозити могу се наћи код пацијената са ДЛБ) [152].

Ово отежава разликовање једног облика неуродегенерације од другог на основу детекције само једног специфичног амилоидогеног протеина. Штавише, амилоидогеним протеинима је тешко приступити у ЦНС и њихове концентрације у неприступачним телесним течностима имају приметне флуктуације, посебно у раним стадијумима болести.

По нашем мишљењу, обећавајуће дијагностичке стратегије које могу превазићи ова питања су оне засноване на детекцији вишеструких амилоидогених протеина или карактеристика протеина (одељак 4.5).

Поред тога, амилоидогени протеини се могу пратити у комбинацији са другим типовима биомаркера, као што су метаболити. Недавна истраживања су показала да неуродегенерација утиче на метаболичке путеве, а платформе за детекцију су развијене за метаболичко профилисање [175].

На пример, нуклеарна магнетна резонанца и МС су успешно коришћени за одређивање метаболичких промена у ћелијским системима [176], постмортем узорака мозга [177] и ЦСФ пацијената [178].

Комбиновани приступи такође могу укључивати неуропсихолошку процену и неуроимагинг. Штавише, амилоидогени протеини се такође могу открити у деловима тела поред ЦНС-а и телесних течности.

На пример, агрегирани облици -син су пронађени у дигестивном систему пацијената са ПД [179]. Дијагностичка релевантност овог налаза је двострука: показује да се у другим деловима тела могу испитати потенцијални биомаркери неуродегенерације [180]; такође имплицира да пацијенти могу показивати симптоме/поремећаје који нису повезани са неуродегенеративним стањем, али се уместо тога могу користити за рану дијагнозу.

Осетљивост и специфичност су важни атрибути технологија детекције за амилоидогене протеине. У одељцима 4.3 и 5 описали смо неколико обећавајућих приступа који су тренутно у развоју.

Оне се заснивају на биосензорима, детекцији са једним молекулом и молекуларним сондама (нпр. антитела). По нашем мишљењу, приступи засновани на антителима посебно имају велики потенцијал јер омогућавају детекцију у сложеним смешама. Штавише, антитела се могу развити да циљају различите карактеристике протеина, укључујући ПТМ и конформације (нпр. олигомере).

У закључку, амилоидогени протеини су привлачни потенцијални биомаркери неуродегенерације. Њихов дијагностички успех је испреплетен са развојем комбинованих стратегија за откривање, које укључују друге врсте биомаркера, органских система и ултраосетљивих технологија.

Доприноси аутора: Писање-припрема оригиналног нацрта, ИЈ, ДМВ, ДГ, ИГ, РТ, ЈТВ,ФАА; писање-рецензија и уређивање, ИЈ, ДМВ, ДГ, ИГ, РТ, ЈТВ, ФАА Сви аутори су прочитали и пристали на објављену верзију рукописа.

Финансирање: Захваљујемо се УК Ресеарцх анд Инноватион (Футуре Леадерс Фелловсхип МР/С033947/1), Друштву за Алцхајмерову болест, УК (Грант 511) и Алцхајмеровом истраживању УК (АРУК-ПГ2019Б-020) на подршци.

Изјава институционалног одбора за ревизију: Није применљиво.

Изјава о информисаној сагласности: Није применљиво.

Захвалнице: Слике су креиране помоћу ЦхемДрав в19.1 и Биорендер.цом (приступљено 5. априла 2021.).

Сукоби интереса: ФАА је проналазач патента ПЦТ/ГБ2020/051965.

Референце

1. Грахам, МЕ Секуритизација деменције: Друштвене везе секјуритизације на сигурним јединицама за негу деменције. Агинг Соц. 2021, 41,439–455. [ЦроссРеф]

2. Агравал, М.; Бисвас, А. Молекуларна дијагностика неуродегенеративних поремећаја. Фронт. Мол. Биосци. 2015, 2, 54. [ЦроссРеф][ПубМед]

3. Хуссаин, Р.; Зубаир, Х.; Пурселл, С.; Схахаб, М. Неуродегенеративне болести: Регенеративни механизми и нови терапијски приступи. Браин Сци. 2018, 8, 177. [ЦроссРеф] [ПубМед]

4. Реул, С.; Лохманн, Х.; Виендл, Х.; Дунинг, Т.; Јохнен, А. Може ли когнитивна процена разликовати ране стадијуме Алцхајмерове и бихејвиоралне варијанте фронтотемпоралне деменције на почетној клиничкој презентацији? Алцхајмерова рез. Тхер. 2017, 9, 61. [ЦроссРеф][ПубМед]

5. Ван Стееновен, И.; Коел-Симмелинк, МЈ; Вергоув, Љ; Тијмс, БМ; Пиерсма, СР; Пхам, ТВ; Бридел, Ц.; Ферри, Г.-Л.; Цоццо, Ц.; Ноли, Б.; ет ал. Идентификација нових кандидата за биомаркер цереброспиналне течности за деменцију са Левијевим телима: протеомички приступ. Мол. Неуродегенер. 2020, 15, 36. [ЦроссРеф] [ПубМед]

6. Ли, Б.; Ге, П.; Мурраи, КА; Схетх, П.; Зханг, М.; Наир, Г.; Саваиа, МР; Схин, ВС; Боиер, ДР; Ие, С.; ет ал. Црио-ЕМ са синуклеином пуне дужине открива полиморфе фибрила са заједничким структурним језгром. Нат. Цоммун. 2018, 9, 3609. [ЦроссРеф]

7. Добсон, ЦМ Протеин фолдинг и мисфолдинг. Природа 2003, 426, 884–890. [ЦроссРеф]

8. Кновлес, ТП; Вендрусцоло, М.; Добсон, ЦМ Амилоидно стање и његова повезаност са болестима погрешног савијања протеина. Нат. Рев.Мол. Целл Биол. 2014, 15, 384–396. [ЦроссРеф] [ПубМед]

9. Асториццхио, Е.; Алфано, Ц.; Рајендран, Л.; Темусси, ПА; Пасторе, А. Широки свет коацервата: од мора до неуродегенерације. Трендс Биоцхем. Сци. 2020, 45, 706–717. [ЦроссРеф]

10. Буратти, Е.; Баралле, ФЕ ТДП-43: Гумирање неурона кроз интеракције протеин-протеин и протеин-РНА. Трендс Биоцхем.Сци. 2012, 37, 237–247. [ЦроссРеф] [ПубМед]

11. Воглер, ТО; Вхеелер, ЈР; Нгуиен, ЕД; Хугхес, МП; Бритсон, КА; Лестер, Е.; Рао, Б.; Далла Бетта, Н.; Вхитнеи, ОН; Евацхив,ТЕ; ет ал. ТДП-43 и РНК формирају мио-грануле сличне амилоиду у мишићима који се регенеришу. Природа 2018, 563, 508–513. [ЦроссРеф]

12. Бхардвај, А.; Миерс, МП; Буратти, Е.; Баралле, ФЕ карактерише ТДП{1}} интеракцију са својим РНК циљевима. Нуклеинске киселине Рес.2013, 41, 5062–5074. [ЦроссРеф]

13. Буцциантини, М.; Ригацци, С.; Стефани, М. Амилоидна агрегација: улога биолошких мембрана и система агрегат–мембрана.Ј. Пхис. Цхем. Летт. 2014, 5, 517–527. [ЦроссРеф] [ПубМед]

14. Цхен, СВ; Дракулић, С.; Деас, Е.; Оубераи, М.; Априле, ФА; Арранз, Р.; Несс, С.; Роодвелдт, Ц.; Гуиллиамс, Т.; Де-Генст, ЕЈ; ет ал.Структурна карактеризација токсичних олигомера који су кинетички заробљени током формирања -синуклеинских фибрила. Проц. Натл. акад.сци. САД 2015, 112, Е1994–Е2003. [ЦроссРеф] [ПубМед]

15. Гхосх, Д.; Мехра, С.; Сахаи, С.; Сингх, ПК; Маји, СК - агрегација синуклеина и њена модулација. Инт. Ј. Биол. Мацромол. 2017, 100, 37–54. [ЦроссРеф] [ПубМед]

For more information:1950477648nn@gmail.com